Передача энергии в экосистеме.

Количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, зависит от географической широты местности и особенностей ландшафта, например высоты над уровнем моря и экспозиции участка. Количество этой радиации, ассимилируемое растениями, определяется ее качеством и структурой растительного покрова. Из этого количества 95-99% сразу же теряется за счет отражения, нагревания и испарения. Остающаяся лучистая энергия (1—5%) поглощается хлорофиллом и используется для синтеза органических молекул. Накопленная растениями суммарная химическая энергия называется валовой первичной продукцией (ВПП).Примерно 20-25% ВПП расходуется самим растением на дыхание и фотодыхание, а остальное дает прирост его биомассы, называемый чистой первичной продукцией (ЧПП - Энергия, доступная для перехода на следующий трофический уровень за вычетом затрат Е на собственные нужды растения).Именно эта энергия потенциально доступна следующему трофическому уровню.

Потребляя другие организмы, гетеротрофы переносят вещество и энергию с одного трофического уровня на другой. Однако не вся пища идет на увеличение биомассы консументов. Часть энергии утрачивается в процессе дыхания; к числу других потерь относятся конечные продукты метаболизма (экскреты); кроме того, корм переваривается не полностью и эта непереваренная часть утрачивается в виде фекалий (экскрементов).

Потребленная пища = Рост + Дыхание + Экскременты + Экскреты

Впрочем, если брать экосистему в целом, то отходов в ней не образуется: то, что выделяют одни, служит пищей для других — редуцентов и детритофагов.

То, что остается гетеротрофам после всех неизбежных потерь и обеспечивает их рост, восстановление тканей и размножение, называется вторичной продукцией(независимо от трофического уровня).

Р. Линдеман (1942) сформулировал закон пирамиды энергий, или правило 10%: с одного трофического уровня на другой переходит, (по «лестнице» продуцент — консумент — редуцент), в среднем около 10% энергии, поступившей на предыдущий уровень.

Таким образом, большая часть энергии при переходе с одного трофического уровня на другой, более высокий, теряется. Приблизительно потери составляют около 90%: на каждый следующий уровень передается не более 10% энергии от предыдущего уровня. Так, если калорийность продуцента 1000 Дж, то при попадании в тело фитофага остается 100 Дж, в теле хищника уже 10 Дж, а если этот хищник будет съеден другим, то на его долю останется, лишь 1 Дж, т. е. 0,1 % от калорийности растительной пищи.

Функциональные взаимосвязи, т.е. трофическую структуру, можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид.Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне; 2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, — общий сухой вес, калорийность и т. д.; 3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсал— общий сухой вес, калорийность и т. д.; 3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсальный характер, показывающая изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

В наземных экосистемах действует следующее правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Это правило соблюдается, и биомасса всей цепочки изменяется с изменениями величины чистой продукции, отношение годового прироста которой к биомассе экосистемы невелико и колеблется в лесах разных географических зон от 2 до 6%. И только в луговых растительных сообществах она может достигать 40—55%, а в отдельных случаях, в полупустынях — 70—75 %.

Правило пирамиды продукции (или энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени (или энергии), больше, чем на последующем. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в трофических цепях.

В природе, в стабильных системах, биомасса изменяется незначительно, т. е. природа стремится использовать полностью валовую продукцию. Знание энергетики экосистемы и количественные ее показатели позволяют точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомассы без подрыва ее продуктивности.

return false">ссылка скрыта